JP2020510764A - ジオシンセティックライナー用組成物 - Google Patents

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Abstract

本明細書に記載されるのは、ジオシンセティッククレイライナー用組成物であって、組成物が粒子を含み、粒子の少なくとも一部が離散粒子であり、粒子がそれぞれ、流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土を含む、組成物である。同じく本明細書に記載されるのは、組成物から形成されたクレイライナー、ジオシンセティッククレイライナー用粒子の製造方法、およびクレイライナーを形成する方法である。

Description

本出願は、ジオシンセティックライナー用組成物、組成物を製造する方法、組成物を含むクレイライナーおよびクレイライナーを製造する方法を対象とする。クレイライナーは、埋立地および他の工業用地において、汚染された液体廃棄物が周囲の土壌および地下水に漏れるのを防いだり、最小限に抑えたりするバリアとして使用される。
ジオシンセティッククレイライナー（ＧＣＬ）は、望ましくない化学種（例えば、有害な化学物質および／または電解質）が１つの区域から他の区域へ通り抜けるのを防ぐ目的で、一般に２つの区域間にバリアを提供するために多くの状況で使用される。埋立地、産業廃棄物処分場、工業鉱物採掘場およびフライアッシュ貯蔵所が、周囲の土地の環境汚染を防ぐためにＧＣＬが使用される区域の例である。ＧＣＬにより、一般に、廃棄物または他の汚染物質を含む区域にライニングが施される。一部のジオシンセティックライナーは、それらのバリア性を改善するポリマーを含む。ポリマーは、様々な方法で粘土と組み合わせることができる。一部の技術は、粘土とポリマーとの単純な乾式混合を含むだけである。他の方法は、ポリマーを粘土とｉｎ ｓｉｔｕ重合させたり、液体からポリマーを粘土上に堆積させたりすることを含む。粘土およびポリマーの乾燥混合物を含むライナーは、ある特定の状況ではジオシンセティックライナーの不良につながる可能性があることが明らかになっている。先行技術のジオシンセティッククレイライナーの代替を提供すること、理想的には、それらを改善することが望ましいであろう。
第１の態様において、ジオシンセティッククレイライナー用粒子の製造方法であって、
膨潤粘土（swelling claim）を含む第１の粒子と、流体損失防止ポリマー（fluid-loss preventing polymer）を含む第２の粒子とを乾式混合する工程と、
乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程と、
１つまたは複数の圧縮体を破砕してジオシンセティックライナー用離散粒子（discrete particles）を形成する工程であり、離散粒子の少なくとも一部が、膨潤粘土と流体損失防止ポリマーとを含み、流体損失防止ポリマーの少なくとも一部が、膨潤粘土に少なくとも部分的に取り囲まれている、工程と
を含む、方法が提供される。
第２の態様において、ジオシンセティッククレイライナー用組成物であって、組成物が粒子を含み、粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
を含む、組成物が提供される。
第３の態様において、粒子を含む組成物から形成されたクレイライナーであって、
粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
を含み、
組成物が層に形成されている、
クレイライナーが提供される。
第４の態様において、クレイライナーを形成する方法であって、
粒子を含む組成物を提供する工程であり、粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
を含む、工程と、
組成物を層に形成する工程と
を含む、方法が提供される。
本発明者らは、一部のジオシンセティックライナーがある期間にわたって液体を吸収できないことを見出した。これは、ポリマーと乾式混合された粘土粒子を含むジオシンセティックライナーに特有の問題であることが明らかになっている。不良はライナー全体ではなく、典型的には孤立した場所に存在するであろう。この原因は、異なるサイズの粘土粒子の間でポリマーが不均一に分布していることであると特定された。ポリマーは、最も小さい粒子（典型的には０．５ｍｍ未満のサイズの粒子）に優先的に接着するようであった。さらに、サイズが最も小さい粒子が、ライナーのある部分では他の部分より高い密度で存在し、同じく、これはライナー中のポリマーのより高い密度と対応していた。これは、ライナー全体にわたってポリマーの不均一な分布をもたらしたため、一部の領域は他の領域よりポリマーの量が少なく、不良になる傾向がより高かった。これは、乾式混合された粘土粒子およびポリマーを含む試料を、異なるサイズ分布を有する試料に分離し、次いで、流体損失試験において試料を試験することによりさらに明らかになった。サイズ分布が最も小さい（０．５ｍｍ未満）粒子は性能がよいことが明らかになったが、より大きいサイズ分布（例えば、０．５ｍｍ超かつ２ｍｍ未満、および２ｍｍ超）はすべて性能がよくないことが明らかになった。本発明者らは、ポリマーを内部に含むベントナイトの離散粒子を形成することにより、問題が対処され、ライナー中のポリマーの不均一な分布が回避または軽減されるようであることを見出した。本発明者らは、そのような粒子を粘土粒子およびポリマーの乾式混合を伴う方法において依然として生成できることを見出した。すべてのサイズ分布の得られた粒子は、流体損失試験において性能がよいことが明らかになった。
本明細書に記載の圧縮工程における使用のための成形型の外部の一部の概略図である。 本明細書に記載の圧縮工程の間に形成された複数の圧縮体の写真である。 本明細書に記載の離散粒子をふるい分ける方法において使用することができるふるいの配置の概略図である。
本発明の態様ならびに本発明の態様の任意の特徴および好ましい特徴を以下に説明する。あらゆる任意の特徴または好ましい特徴を、本明細書に記載の任意の態様および／またはその他のあらゆる任意の特徴もしくは好ましい特徴と組み合わせてもよい。
第１の態様において、ジオシンセティッククレイライナー用粒子の製造方法であって、
膨潤粘土を含む第１の粒子と、流体損失防止ポリマーを含む第２の粒子とを乾式混合して（乾式混合された第１および第２の粒子を形成する）工程と、
乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して、１つまたは複数の圧縮体を形成する工程と、
１つまたは複数の圧縮体を破砕して、ジオシンセティックライナー用離散粒子を形成する工程であり、離散粒子の少なくとも一部が、膨潤粘土と流体損失防止ポリマーとを含み、流体損失防止ポリマーの少なくとも一部が、膨潤粘土に少なくとも部分的に取り囲まれている、工程と
を含む、方法が提供される。
第１の粒子
第１の粒子は、膨潤粘土（粘土中に存在する任意の水分を含む）を含んでもよく、それから実施的になっていてもよく、またはそれからなっていてもよい。「から本質的になる（consist essentially of）」は、粒子が、少なくとも９０質量％の粘土を含み、少なくとも９５質量％の粘土を含んでもよく、少なくとも９８質量％の粘土を含んでもよく、少なくとも９９質量％の粘土を含んでもよく、少なくとも９９．５質量％の粘土を含んでもよい（粘土中に存在する任意の水分を含む）ことを示し得る。
好ましくは、第１の粒子の少なくとも９０質量％が１．５ｍｍ以下の目開きを有するふるいを通過する。好ましくは、第１の粒子の少なくとも９０質量％が１．０ｍｍ以下の目開きを有するふるいを通過する。好ましくは、第１の粒子の少なくとも９０質量％が０．８ｍｍ以下の目開きを有するふるいを通過する。
本明細書において定義される任意の粒子のふるい分析は、任意の適した方法を使用して実施されてもよく、その方法は、標準化された方法、例えば、ＡＳＴＭ Ｃ１３６−１４でもよい。ふるいは、標準化された試験に定義された通りでもよく、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１１−１６に定義の通りでもよい。
好ましくは、第１の粒子は、少なくとも１質量％〜１５質量％の、３質量％〜１２質量％でもよい、４質量％〜１２質量％でもよい、５質量％〜１２質量％でもよい、６質量％〜１１質量％でもよい、７質量％〜１０質量％でもよい水分含有量を有する。低すぎる水分レベルは、圧縮工程において問題につながることが明らかになった。したがって、より多量の水分は、圧縮工程の間の粒子およびポリマーの接着を促進するようであった。
膨潤粘土
膨潤粘土は、水と接触したときに膨潤する粘土と定義することができる。膨潤粘土は、スメクタイト粘土およびバーミキュライト粘土から選択される材料を含んでもよい。スメクタイト粘土は、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトおよびラポナイトから選択される材料を含んでもよい。好ましくは、スメクタイト粘土はベントナイトを含む。ベントナイトはフィロケイ酸アルミニウム粘土であり、大きな割合（例えば、少なくとも７０質量％、少なくとも７５質量％でもよく、少なくとも８０質量％でもよい）のモンモリロナイトを含む。ベントナイトは、アルカリ金属ベントナイトおよびアルカリ土類金属ベントナイトから選択されてもよい。ベントナイトは、ナトリウムベントナイト、カルシウムベントナイトおよびカリウムベントナイトまたは活性化ナトリウムベントナイトとも呼ばれるナトリウム処理されたカルシウムベントナイトもしくはカリウムベントナイトから選択されてもよい。
流体損失防止ポリマー
流体損失防止ポリマーは、膨潤粘土と組み合わせられたとき、例えば、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１に定義されているような流体損失試験における流体損失を防ぐことができるポリマーと定義することができる。
流体損失防止ポリマーは、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマーおよびカチオン性ポリマーから選択されてもよい。
流体損失防止ポリマーはアニオン性ポリマーを含んでもよい。アニオン性ポリマーは、カルボキシレート基、スルホネート基およびホスホネート基から選択されるペンダント基を有するポリマー鎖を有するポリマーでもよい。アニオン性ポリマーでもよい流体損失防止ポリマーは、ポリアニオン性セルロース、ポリアクリルアミド、例えば、加水分解アクリルアミド、スルホン酸、ホスホン酸およびカルボン酸から選択される酸で官能化されたポリスチレン、ポリ（スチレンスルホン酸ナトリウム）、アリルスルホン酸またはその塩、ポリアクリレート、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールならびにポリ酢酸ビニルから選択されてもよい。
ポリアニオン性セルロースはカルボキシメチルセルロースを含んでもよく、これは、カルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウムでもよい。カルボキシメチルセルロースは、アルカリセルロースと、クロロ酢酸ナトリウムまたはモノクロロ酢酸との反応により生成されていてもよい。アルカリセルロースは、水酸化ナトリウムを使用してセルロース含有繊維（木または綿など）を膨潤させることにより生成されていてもよい。カルボキシメチルセルロースの分子質量は、２１，０００ダルトン〜１，０００，０００ダルトンでもよく、２１，０００ダルトン〜８００，０００ダルトンでもよく、２１，０００ダルトン〜５００，０００ダルトンでもよい。ポリアニオン性セルロースは、工業グレードのカルボキシメチルセルロース、すなわち、純度が６０〜８０質量％のセルロースから選択されてもよい。ポリアニオン性セルロースは、精製ポリアニオン性セルロース、例えば、純度が少なくとも８０質量％、好ましくは少なくとも８５質量％、好ましくは少なくとも９０質量％のセルロースでもよい。ポリアニオン性セルロース中の不純物（すなわち、カルボキシメチルセルロースとは別に存在する化学種）は、典型的には、生成反応の副生成物、例えば、グリコール酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムである。ポリアニオン性セルロースは、０．５〜１．５（すなわち、アンヒドログルコース単位１０個あたり５〜１５個のカルボキシメチル基）の、０．６〜１．５でもよい、０．６〜１．２でもよい、０．６〜１．０でもよい、１．０〜１．５でもよい、１．１〜１．５でもよい置換度を有してもよい。置換度を測定する方法は、文献中の多くの源、例えば、Ａｍｂｊｏｒｎｓｓｏｎら（２０１３）が著した論文"CMC mercerization" BioResources 8(2) 1918-1932（さらに、https://www.ncsu.edu/bioresources/BioRes_08/BioRes_08_2_1918_Ambjornsson_SG_CMC_Merceriz_NIR_Raman_3599.pdfから入手できる）（これは、参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。
ポリアクリルアミドは、ポリ（メチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−アセトアミドアクリルアミド）およびポリ（Ｎ−アセトアミドメタクリルアミド）、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）およびポリ（３−アクリルアミド−３−メチルブタノエート）ならびにそれらの塩から選択されてもよい。ポリアクリルアミドが加水分解されてもよく、すなわち、アクリルアミド基の一部が加水分解されている。ポリアクリルアミドの加水分解度は０．５％〜１０％でもよく、加水分解度は、加水分解された形態のアミド基の百分率と定義することができる。
ポリマーは、アクリル酸、メタクリル酸、２−エチルアクリル酸、２−プロピルアクリル酸、２−ブロモアクリル酸、２−（トリフルオロメチル）アクリル酸ならびにアクリル酸の塩（例えば、アクリル酸ナトリウム）、メタクリル酸、２−プロピルアクリル酸の塩（例えば、メタクリル酸ナトリウム）、２−エチルアクリル酸の塩、２−プロピルアクリル酸の塩、２−ブロモアクリル酸の塩、２−（ブロモメチル）アクリル酸の塩および２−（トリフルオロメチル）アクリル酸の塩から選択されるモノマーから生成されてもよい。塩は、アルカリ金属塩、例えば、ナトリウム塩またはカリウム塩、およびアルカリ土類金属塩、例えば、マグネシウム塩またはカルシウム塩から選択される塩から選択されてもよい。
アリルスルホン酸の塩は、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸の塩でもよい。
スルホン酸、ホスホン酸またはカルボン酸で官能化されたポリスチレンは、スルホン酸、ホスホン酸およびカルボン酸で官能化されたスチレンモノマーから生成されてもよい。スルホン酸、ホスホン酸またはカルボン酸で官能化されたポリスチレンは、２−ビニル安息香酸、３−ビニル安息香酸、４−ビニル安息香酸、２−ビニルベンゼンスルホン酸、３−ビニルベンゼンスルホン酸、４−ビニルベンゼンスルホン酸、２−ビニルベンゼンホスホン酸、３−ビニルベンゼンホスホン酸および４−ビニルベンゼンホスホン酸から選択されるスチレンモノマーから生成されてもよい。
流体損失防止ポリマーはガムを含んでもよい。ガムは、アカシアガム、アルギン酸、寒天、アルギン酸の塩（例えば、アルカリ金属塩、例えば、アルギン酸ナトリウムまたはアルギン酸カリウム、およびアルカリ土類金属塩、例えば、アルギン酸カルシウムまたはアルギン酸マグネシウムから選択される塩）、カラギーナン、グアーガム、グアヤク（ｇｕｉａｃ）ガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、トラガカントガムおよびペクチンから選択されてもよい。
流体損失防止ポリマーはポリビニルピロリドンを含んでもよく、これは、アニオン性ポリビニルピロリドン、カチオン性ポリビニルピロリドンおよび非イオン性ポリビニルピロリドンから選択されてもよい。ポリビニルピロリドンは、式（Ｉ）の繰り返し単位を含んでもよい。
Figure 2020510764
 式(I)
ポリビニルピロリドンの繰り返し単位の少なくとも一部は、加水分解されてもよく、式（ＩＩ）のものでもよい。
Figure 2020510764
 式(II)
（式中、Ｍは、Ｈならびに金属、例えば、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される）
アルカリ金属は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されてもよい。アルカリ土類金属は、マグネシウムおよびカリウムから選択されてもよい（さらに、上述のモノマーに対して、ポリマーの電荷中性を全体として確保する量で存在してもよい）。
流体損失防止ポリマーはカチオン性ポリマーを含んでもよい。カチオン性ポリマーはポリクオタニウムポリマーでもよい。ポリクオタニウムは、ある種のポリカチオン性ポリマーに対する化粧品成分命名法の国際名である。流体損失防止ポリマーは、ポリクオタニウム−１、ポリクオタニウム−２、ポリクオタニウム−３、ポリクオタニウム−４、ポリクオタニウム−５、ポリクオタニウム−６、ポリクオタニウム−７、ポリクオタニウム−８、ポリクオタニウム−９、ポリクオタニウム−１０、ポリクオタニウム−１１、ポリクオタニウム−１２、ポリクオタニウム−１３、ポリクオタニウム−１４、ポリクオタニウム−１５、ポリクオタニウム−１６、ポリクオタニウム−１７、ポリクオタニウム−１８、ポリクオタニウム−１９、ポリクオタニウム−２０、ポリクオタニウム−２１、ポリクオタニウム−２２、ポリクオタニウム−２３、ポリクオタニウム−２４、ポリクオタニウム−２５、ポリクオタニウム−２６、ポリクオタニウム−２７、ポリクオタニウム−２８、ポリクオタニウム−２９、ポリクオタニウム−３０、ポリクオタニウム−３１、ポリクオタニウム−３２、ポリクオタニウム−３３、ポリクオタニウム−３４、ポリクオタニウム−３５、ポリクオタニウム−３６、ポリクオタニウム−３７、ポリクオタニウム−３８、ポリクオタニウム−３９、ポリクオタニウム−４０、ポリクオタニウム−４１、ポリクオタニウム−４２、ポリクオタニウム−４３、ポリクオタニウム−４４、ポリクオタニウム−４５、ポリクオタニウム−４６、ポリクオタニウム−４７から選択されてもよい。
いくつかの例では、カチオン性ポリマーは、プロトン化アミン基（一級、二級または三級アミン基でもよい）および四級アンモニウム基から選択される基を含むペンダント側鎖を含んでもよい。カチオン性ポリマーは、カチオン性アクリルアミドポリマーまたはカチオン性アクリレートポリマーを含んでもよい。カチオン性ポリマーは、Ｃ１−Ｃ３アルキル基またはＣ１−Ｃ３アルキレン基を有するジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートおよびジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドから選択されるモノマーから生成されたポリマーを含んでもよく、ポリマー内のアミノ基の少なくとも一部がプロトン化または四級化されてもよい。カチオン性ポリマーは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノメチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミドおよびＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドのメチルハロゲン−四級化、エチルハロゲン−四級化、プロピルハロゲン−四級化またはイソプロピル−四級化アンモニウム塩から選択されるモノマーから生成されたポリマーを含んでもよい。
非アニオン性ポリマーは、ポリ（エチレンオキシド）、例えば、少なくとも５０個のモノマー単位を有する、少なくとも１００個のモノマー単位を有してもよい、少なくとも５００個のモノマー単位を有してもよいポリ（エチレンオキシド）；ポリ（ビニルメチルエーテル）、例えば、少なくとも５０個のモノマー単位を有する、少なくとも１００個のモノマー単位を有してもよい、少なくとも５００個のモノマー単位を有してもよいポリ（ビニルメチルエーテル）；ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）およびポリ（酢酸ビニル）のコポリマー、ポリビニルオキサゾリドンならびにポリビニルメチルオキサゾリドンから選択されるポリマーを含むポリマーを含んでもよい。
流体損失防止ポリマーは、少なくとも３００，０００ダルトンの、少なくとも５００，０００ダルトンでもよい、少なくとも８００，０００ダルトンでもよい、少なくとも１，０００，０００ダルトンでもよい、少なくとも１，２００，０００ダルトンでもよい、少なくとも１，５００，０００ダルトンでもよい、少なくとも２，０００，０００ダルトンでもよい、少なくとも２，５００，０００ダルトンでもよい、少なくとも３，５００，０００ダルトンでもよい分子質量を有するポリマーを含んでもよい。
流体損失防止ポリマーは、３００，０００ダルトン〜２，０００，０００ダルトンの、３００，０００ダルトン〜１，５００，０００ダルトンでもよい、３００，０００ダルトン〜１，０００，０００でもよい分子質量を有するポリマーを含んでもよい。流体損失防止ポリマーは、１，０００，０００ダルトン〜４，０００，０００ダルトンの、１，０００，０００ダルトン〜３，０００，０００ダルトンでもよい分子質量を有するポリマーを含んでもよい。分子質量は、ゲル浸透クロマトグラフィーを含むがこれに限定されない適した技術を使用して測定されてもよく、ある実施形態において、ポリマーの分子質量は、質量平均分子質量または数平均分子質量である。
流体損失防止ポリマーは、第１および第２の粒子の混合物の０．５質量％〜１０質量％を構成してもよく、第１および第２の粒子の混合物の０．５質量％〜５質量％を構成してもよく、第１および第２の粒子の混合物の０．５質量％〜４質量％を構成してもよく、第１および第２の粒子の混合物の１質量％〜４質量％を構成してもよく、第１および第２の粒子の混合物の１．５質量％〜４質量％を構成してもよく、第１および第２の粒子の混合物の２質量％〜４質量％を構成してもよく、第１および第２の粒子の混合物の２質量％〜３質量％を構成してもよい。
膨潤粘土は、本明細書に記載の流体損失防止ポリマーのいずれかと組み合わせられてもよい。ある実施形態において、膨潤粘土は、スメクタイト粘土およびバーミキュライト粘土から選択される材料であるか、もしくはそれを含み、スメクタイト粘土は、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトおよびラポナイトから選択される材料を含んでもよく、またはスメクタイト粘土はベントナイトを含んでもよく、流体損失防止ポリマーはアニオン性ポリマーであり、ポリアニオン性セルロースでもよく、これは本明細書に記載の通りでもよい。ある実施形態において、膨潤粘土はベントナイトであるか、またはそれを含み、流体損失防止ポリマーは、ポリアニオン性セルロースであってもよいアニオン性ポリマーであるか、またはそれを含む。
乾式混合
膨潤粘土を含む第１の粒子および流体損失防止ポリマーを含む第２の粒子の乾式混合は、混合時、粒子が、乾燥した流動可能な形態、すなわち、粉末の形態であり、液体に懸濁していないことを示し得る。それでも、粒子は、水分、すなわち、その内部の水を含んでもよい。
乾式混合は、任意の適した手段を使用して実現されてもよい。好ましくは、適したかき混ぜ、例えば、振盪および撹拌から選択されるかき混ぜと共に、第１の粒子および第２の粒子がチャンバー内で合わせられる。乾式混合は、ドラムブレンダー、Ｖブレンダー、ビンブレンダーおよびダブルコーンブレンダーから選択されるミキサーを使用して実現されてもよい。ミキサーは対流ブレンダー（convective blender）でもよく、これは、回転インペラーが掻き取る固定容器と定義されてもよい。対流ブレンダーは、リボンブレンダー（水平軸でもよい軸に取り付けられたヘリカルリボンインペラーを備えた円筒形容器）、パドルブレンダー（ヘリカルリボンの代わりにパドルを備えた変更されたリボンブレンダー）、Ｎａｕｔａブレンダー（回転およびすりこぎ運動スクリューインペラーが掻き出す縦向きの円錐形タンク）、Ｆｏｒｂｅｒｇミキサー（２パドルブレンダーが２つの接続されたトラフの掻取りを駆動する）、Ｚブレードブレンダー（Ｚ形ブレードが掻き出す円筒形容器）およびＬｏｄｉｇｅミキサー（鋤形シャベルが円筒形ドラム内で回転するキッチンミキサーに似ている）からなる群から選択されてもよい。
乾式ミキサーは、任意の適した容積、例えば、少なくとも０．５ｍ3の容積を有してもよく、少なくとも１ｍ3の容積を有してもよく、少なくとも２ｍ3の容積を有してもよく、少なくとも３ｍ3の容積を有してもよく、少なくとも４ｍ3の容積を有してもよく、０．５ｍ3〜１０ｍ3の容積を有してもよく、１ｍ3〜１０ｍ3の容積を有してもよく、３ｍ3〜９ｍ3の容積を有してもよく、４ｍ3〜８ｍ3の容積を有してもよく、５ｍ3〜７ｍ3の容積を有してもよく、約６ｍ3の容積を有してもよい。
乾式ミキサーが回転インペラーを含む場合、インペラーは、少なくとも５ｒｐｍの、少なくとも１０ｒｐｍでもよい、少なくとも１５ｒｐｍでもよい速度で回転してもよい。乾式ミキサーが回転インペラーを含む場合、インペラーは、５ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの、５ｒｐｍ〜２００ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜５０ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜３５ｒｐｍでもよい、１０ｒｐｍ〜３５ｒｐｍでもよい、１５ｒｐｍ〜３５ｒｐｍでもよい、１５ｒｐｍ〜３０ｒｐｍでもよい、１８ｒｐｍ〜２８ｒｐｍでもよい、２０ｒｐｍ〜２６ｒｐｍでもよい、２１ｒｐｍ〜２５ｒｐｍでもよい、約２２ｒｐｍ〜２４ｒｐｍでもよい、約２３ｒｐｍでもよい速度で回転してもよい。
第１および第２の粒子は、互いの間に分布する時点まで、例えば、互いの間に十分均一に分布する時点まで混合されてもよい。第１および第２の粒子は、少なくとも１０秒の、少なくとも３０秒でもよい、少なくとも１分でもよい、少なくとも９０秒でもよい間混合されてもよい。第１および第２の粒子は、１０秒〜１時間の、１０秒〜３０分でもよい、１０秒〜３０分でもよい、１０秒〜２０分でもよい、１０秒〜２０分でもよい、１０秒〜１０分でもよい、３０秒〜１０分でもよい、１分〜１０分でもよい、１分〜５分でもよい、２分〜４分でもよい、１分〜３分でもよい間混合されてもよく、乾式ミキサーは回転インペラーを含んでもよく、インペラーは、少なくとも５ｒｐｍの、少なくとも１０ｒｐｍでもよい、少なくとも１５ｒｐｍでもよい速度で回転する。乾式ミキサーが回転インペラーを含む場合、インペラーは、５ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの、５ｒｐｍ〜２００ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜５０ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜３５ｒｐｍでもよい、１０ｒｐｍ〜３５ｒｐｍでもよい、１５ｒｐｍ〜３５ｒｐｍでもよい、１５ｒｐｍ〜３０ｒｐｍでもよい、１８ｒｐｍ〜２８ｒｐｍでもよい、２０ｒｐｍ〜２６ｒｐｍでもよい、２１ｒｐｍ〜２５ｒｐｍでもよい、約２２ｒｐｍ〜２４ｒｐｍでもよい、約２３ｒｐｍでもよい速度で回転してもよい。
圧縮
本方法は、乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程を含む。圧縮工程は、粒子が互いに接着して圧縮体を形成するのに十分な圧力と共に粒子をプレスする任意の技術を含んでもよい。ある実施形態において、圧縮工程は、乾式混合された第１および第２の粒子を２つの部材間でプレスすることを含む。一方の部材が他方の部材により近く移動して、乾式混合された第１および第２の粒子を部材間でプレスするように部材が互いに対して移動してもよい。代替の実施形態において、部材のうちの少なくとも１つは、他の部材に接近して回転してもよく、回転することにより、第１および第２の粒子を部材間に供給して第１および第２の粒子を一緒にプレスしてもよい。ある実施形態において、２つの部材は反対方向に回転し、回転することにより、第１および第２の粒子を部材間に供給して第１および第２の粒子を一緒にプレスする。ある実施形態において、回転部材のうちの一方または両方は円筒の形態でもよく、これは、表面に凹みを有してもよく、凹みは凹面の形態でもよく、凹みは、円筒の半径方向から見たとき、円形、楕円形または卵形でもよい。
圧縮工程が、部材の回転ならびに部材を通り過ぎる第１および第２の粒子の供給を含む場合、部材は、少なくとも５ｒｐｍの、少なくとも１０ｒｐｍでもよい、少なくとも１５ｒｐｍでもよい速度で回転してもよい。圧縮工程が、部材の回転ならびに部材を通り過ぎる第１および第２の粒子の供給を含む場合、部材は、５ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの、５ｒｐｍ〜２００ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜５０ｒｐｍでもよい、５ｒｐｍ〜４０ｒｐｍでもよい、１０ｒｐｍ〜４０ｒｐｍでもよい、１０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍでもよい、１２ｒｐｍ〜２３ｒｐｍでもよい、１４ｒｐｍ〜２１ｒｐｍでもよい、１５ｒｐｍ〜１９ｒｐｍでもよい、１６ｒｐｍ〜１８ｒｐｍでもよい、約１７ｒｐｍでもよい速度で回転してもよい。
圧縮工程は、第１および第２の粒子に、少なくとも１ＭＰａ（１×１０6Ｐａ）の、少なくとも２ＭＰａでもよい、少なくとも３ＭＰａでもよい、少なくとも４ＭＰａでもよい、少なくとも５ＭＰａでもよい、少なくとも６ＭＰａでもよい、少なくとも７ＭＰａでもよい、少なくとも８ＭＰａでもよい、少なくとも９ＭＰａでもよい、少なくとも９．５ＭＰａでもよい圧力を加えることを含んでもよい。圧縮工程は、第１および第２の粒子に、１ＭＰａ〜３０ＭＰａの、３ＭＰａ〜２０ＭＰａでもよい、３ＭＰａ〜１７ＭＰａでもよい、５ＭＰａ〜１５ＭＰａでもよい、６ＭＰａ〜１４ＭＰａでもよい、７ＭＰａ〜１３ＭＰａでもよい、８ＭＰａ〜１２ＭＰａでもよい、９ＭＰａ〜１２ＭＰａでもよい圧力を加えることを含んでもよい。
ある実施形態において、乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程は、少なくとも３．４５×１０6Ｐａ、すなわち５００ｐｓｉの圧力を粒子に加える、少なくとも６．８９×１０6Ｐａ、すなわち１０００ｐｓｉの圧力を粒子に加えてもよい、９．６５×１０6Ｐａ〜１．１７×１０7Ｐａの圧力を粒子に加えてもよい、すなわち１４００ｐｓｉ〜１７００ｐｓｉの圧力を粒子に加えてもよい圧縮機に第１および第２の粒子を通過させることを含む。
圧縮機は、時間あたり少なくとも０．５ｍｔの第１および第２の粒子を加工してもよく、時間あたり少なくとも１．５ｍｔの第１および第２の粒子、時間あたり少なくとも１．７Ｍｔの第１および第２の粒子を加工してもよい。
圧縮体
１つまたは複数の圧縮体は、圧縮工程の性質に応じて、任意の形態でもよい。圧縮体は、例えば、シートまたは球状の形態でもよく、球状は、丸い面を有する、例えば、卵形または長球形の物体を表す。圧縮体は、本体の差し渡しが少なくとも０．５ｍｍの、少なくとも１ｍｍでもよい、少なくとも５ｍｍでもよい、少なくとも１０ｍｍでもよい、少なくとも１５ｍｍでもよい、少なくとも２０ｍｍでもよい、少なくとも２５ｍｍでもよい最大寸法を有してもよい。
破砕
破砕工程は、１つまたは複数の圧縮体を微粉砕して離散粒子を形成する、すなわち、各圧縮体を複数の離散粒子に微粉砕する任意の工程でもよい。破砕工程は、圧縮体に圧力を加えることおよび／または圧縮体を摩砕することを含んでもよい。破砕工程は、回転部材、例えば、ローラーに１つまたは複数の圧縮体を通過させて微粉砕し、離散粒子を形成することを含んでもよい。クラッシャーは、滑らかなロールクラッシャーでもよい。各ローラーは、耐摩耗性材料の外殻を有してもよく、これは、滑らかな表面、例えば、金属材料またはセラミック材料を有してもよい。回転部材は、３０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍの速度で回転してもよく、５０ｒｐｍ〜１８０ｒｐｍで回転してもよく、７０ｒｐｍ〜１７０ｒｐｍの速度で回転してもよく、９０ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍの速度で回転してもよく、１００ｒｐｍ〜１４０ｒｐｍの速度で回転してもよく、１１０ｒｐｍ〜１３０ｒｐｍの速度で回転してもよい。ローラーは、圧縮体の最大寸法より短い距離だけ（ニップで）互いに離して配置されてもよい。ローラーは、好ましくは本体の差し渡しが少なくとも１５ｍｍの、少なくとも２０ｍｍでもよい、少なくとも２５ｍｍでもよい最大寸法を圧縮体が有するとき、１ｍｍ〜１５ｍｍの、３ｍｍ〜１０ｍｍでもよい距離だけ（ニップで）互いに離して配置されてもよい。
離散粒子
離散粒子の少なくとも一部は、０．２ｍｍ〜３ｍｍの粒径を有してもよく、０．５ｍｍ〜２ｍｍの粒径を有してもよい。粒径は、離散粒子の差し渡しの最大寸法を示し得、そのようなサイズは、任意の適した技術を使用して測定されてもよい。
離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過してもよく、かつ／または０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残ってもよい。
離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過してもよく、かつ／または０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残ってもよい。
１つまたは複数の圧縮体を破砕して離散粒子を形成する工程が離散粒子を生じ、その少なくとも一部が、０．２ｍｍ〜３ｍｍの粒径を有してもよく、０．５ｍｍ〜２ｍｍの粒径を有してもよい。
破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過するようにふるい分けされてもよい。
破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残るようにふるい分けされてもよい。
破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過し、かつ０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残るようにふるい分けされてもよい。
破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過するようにふるい分けされてもよい。
破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残るようにふるい分けされてもよい。
破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過し、かつ０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残るようにふるい分けされてもよい。
破砕工程の後、離散粒子が、例えば、ふるい分けにより、異なるサイズ分布を有する少なくとも２つの試料：第１の試料および第２の試料に分離され、第２の試料が第１の試料より大きい粒子を含む場合、第２の試料の粒子が、それらのサイズを小さくするために再加工され、第２の試料が第１の試料より小さい粒子を含む場合、第２の試料の粒子が、再圧縮されて１つまたは複数の別の圧縮体を形成し、次いで、第２の試料より大きい粒子を含む離散粒子を形成するために再破砕されてもよい。
破砕工程の後、離散粒子が、例えば、ふるい分けにより、異なるサイズ分布を有する少なくとも３つの試料：第１の試料、第２の試料および第３の試料に分離され、第２の試料は、第１の試料より大きい粒子を含み、第２の試料の粒子は、それらのサイズを小さくするために再加工され、第３の試料は、第１の試料より小さい粒子を含み、第３の試料の粒子は、再圧縮されて１つまたは複数の別の圧縮体を形成し、次いで、第３の試料より大きい粒子を含む離散粒子を形成するために再破砕されてもよい。
第１の試料が、第２の試料（または他の試料）より「大きい粒子を含む」場合、これは、第１の試料が、第２の試料（または他の試料）より大きいＤ５０を有することを示し得る。第１の試料が、第２の試料（または他の試料）より「小さい粒子を含む」場合、これは、第１の試料が、ふるいを通過する試料であり、第２の試料が、同じふるい上に残る試料でもよいことを示し得る。第１の試料が、第２の試料（または他の試料）より「大きい粒子を含む」場合、これは、第１の試料が、ふるい上に残る試料であり、第２の試料が、同じふるいを通過する試料でもよいことを示し得る。第１の試料が、第２の試料（または他の試料）より「小さい粒子を含む」場合、これは、第１の試料が、第２の試料（または他の試料）より小さいＤ５０を有することを示し得る。Ｄ５０は、任意の適した技術、例えば、レーザー光散乱を使用して、例えば、ＡＳＴＭ ＵＯＰ８５６−０７にしたがって測定されてもよい。この規格によるレーザー光散乱測定は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ Ｉｎｃ．から市販されているＭｉｃｒｏｔｒａｃ Ｍｏｄｅｌ Ｓ３５００測定器またはＭａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ３０００を使用して実施されてもよい。ふるい上に残る試料は、典型的には、ふるいを通過する試料より大きいＤ５０を有することになる。
第１の試料は、上述の通りでもよく、例えば、離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過し、かつ０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残るか、または離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過し、かつ０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残るように離散粒子を含んでいてもよい。
離散粒子の少なくとも一部は、膨潤粘土および流体損失防止ポリマーを含み、流体損失防止ポリマーの少なくとも一部は、膨潤粘土に少なくとも部分的に取り囲まれており、完全に取り囲まれていてもよい。粒子内で、流体損失防止ポリマーは、粘土を実質的に含まないが、粘土に少なくとも部分的に取り囲まれた塊の形態でもよい。
１つまたは複数の圧縮体を破砕工程により、ジオシンセティックライナー用離散粒子が形成されることは、粒子がジオシンセティックライナーにおける使用に適しているが、本方法により必ずしもジオシンセティックライナーが形成されないことを示す。本方法において形成された離散粒子は、緩い流動可能な形態でもよい。その離散粒子をジオシンセティックライナーに形成することが、以下でより詳しく説明するように、場合によって２つのシート間の層にその離散粒子を形成することをさらに含んでもよい。
組成物
第２の態様において、ジオシンセティッククレイライナー用組成物であって、組成物が粒子を含み、粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
を含む、組成物が提供される。
組成物は、本明細書に記載の方法において形成された離散粒子を含んでもよい。圧縮膨潤粘土、流体損失防止ポリマーおよび離散粒子の性質は、上述の通りでもよい。ある実施形態において、膨潤粘土は、スメクタイト粘土およびバーミキュライト粘土から選択される材料を含む。スメクタイト粘土は、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトおよびラポナイトから選択される材料を含んでもよい。スメクタイト粘土はベントナイトを含んでもよい。膨潤粘土は、本明細書に記載の流体損失防止ポリマーのいずれかと組み合わせられてもよい。ある実施形態において、膨潤粘土は、スメクタイト粘土およびバーミキュライト粘土から選択される材料であるか、もしくはそれを含み、スメクタイト粘土は、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトおよびラポナイトから選択される材料を含んでもよく、またはスメクタイト粘土はベントナイトを含んでもよく、流体損失防止ポリマーはアニオン性ポリマーであり、ポリアニオン性セルロースでもよく、これは本明細書に記載の通りでもよい。ある実施形態において、膨潤粘土はベントナイトであり、流体損失防止ポリマーはアニオン性ポリマーであり、ポリアニオン性セルロースでもよい。
例えば、離散粒子の少なくとも一部は、０．２ｍｍ〜３ｍｍの粒径を有してもよく、０．５ｍｍ〜２ｍｍの粒径を有してもよい。粒径は、離散粒子の差し渡しの最大寸法を示し得、そのようなサイズは、任意の適した技術を使用して測定されてもよい。離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過してもよく、かつ／または０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残ってもよい。離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過してもよく、かつ／または０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残ってもよい。
流体損失防止ポリマーは、離散粒子の混合物の０．５質量％〜１０質量％を構成してもよく、離散粒子の混合物の０．５質量％〜５質量％を構成してもよく、離散粒子の混合物の０．５質量％〜４質量％を構成してもよく、離散粒子の混合物の１質量％〜４質量％を構成してもよく、離散粒子の混合物の１．５質量％〜４質量％を構成してもよく、離散粒子の混合物の２質量％〜４質量％を構成してもよく、離散粒子の混合物の２質量％〜３質量％を構成してもよい。
好ましくは、組成物は、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１にしたがって測定されたとき、ＮａＣｌ＠１％において１５ｍｌ未満の流体損失結果を示す。組成物は、＋１ｍｍのサイズ分布を有してもよい。組成物は、＋０．５ｍｍ／−１ｍｍのサイズ分布を有してもよい。組成物は、−１ｍｍのサイズ分布を有してもよい。
好ましくは、組成物は、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１にしたがって測定されたとき、ＮａＣｌ＠４％において３０ｍｌ未満の流体損失結果を示す。組成物は、＋１ｍｍのサイズ分布を有してもよい。組成物は、＋０．５ｍｍ／−１ｍｍのサイズ分布を有してもよい。組成物は、−１ｍｍのサイズ分布を有してもよい。
述べた通り、（例えば、上述のサイズ分布に関して）本明細書において定義される任意の粒子のふるい分析は、任意の適した方法を使用して実施されてもよく、その方法は、標準化された方法、例えば、ＡＳＴＭ Ｃ１３６−１４でもよい。ふるいは、標準化された試験に定義された通りでもよく、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１１−１６に定義の通りでもよい。
ある実施形態において、第１の試料が＋１ｍｍの粒子のサイズ分布を有し、第２の試料が＋０．５ｍｍ／−１ｍｍの粒子のサイズ分布を有し、第３の試料が−０．５ｍｍのサイズ分布を有する３つの試料に組成物が分割された場合、第１、第２および第３の試料のそれぞれは、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１にしたがって測定されたとき、ＮａＣｌ＠１％において１５ｍｌ未満の流体損失結果を示すであろう。＋１ｍｍのサイズ分布は、粒子の少なくとも９０質量％が１ｍｍの目開きを有するふるい上に残る試料を示す。＋０．５ｍｍ／−１ｍｍの粒子のサイズ分布は、粒子の少なくとも９０質量％が０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残り、かつ１ｍｍの目開きを有するふるいを通過する試料を示す。−０．５ｍｍのサイズ分布は、粒子の少なくとも９０質量％が０．５ｍｍの目開きを有するふるいを通過する試料を示す。ＮａＣｌ＠１％は、ＮａＣｌが水性液中に１質量％存在することを示す。
ある実施形態において、第１の試料が＋１ｍｍの粒子のサイズ分布を有し、第２の試料が＋０．５ｍｍ／−１ｍｍの粒子のサイズ分布を有し、第３の試料が−０．５ｍｍのサイズ分布を有する３つの試料に組成物が分割された場合、第１、第２および第３の試料のそれぞれは、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１にしたがって測定されたとき、ＮａＣｌ＠４％において３０ｍｌ未満の流体損失結果を示すであろう。ＮａＣｌ＠４％は、ＮａＣｌが水性液中に４質量％存在することを示す。
クレイライナー
第３の態様において、粒子を含む組成物から形成されたクレイライナーであって、
粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
を含み、
組成物が層に形成されている、
クレイライナーが提供される。
クレイライナーは、上述の通り層に形成された組成物を含んでもよく、１つまたは複数の他の材料シートを含んでも、含まなくてもよい。クレイライナーが、１つまたは複数の他の材料シートならびに本明細書に記載の組成物を含む場合、クレイライナーは、ジオシンセティッククレイライナーと呼ばれることがある。１つまたは複数の他の材料シートは、多孔質シート、例えば、布シートまたはフィルムの形態でもよい。フィルムは、その内部を通る細孔がないシートと定義することができる。本明細書に記載の組成物は、２つの材料シートの間に挟まれてもよく、機械的な手段、例えば、ニードルパンチング、圧縮およびステッチボンディングから選択される手段によりクレイライナー内の所定の位置に保持されてもよい。
布は、ポリマー材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエステルおよびそれらのブレンドから選択されるポリマー材料を含んでもよい。布は、織布または不織布でもよい。不織布は、ニードルパンチタイプおよび熱接着タイプの布でもよい。ある実施形態において、布は、ポリプロピレン（「ＰＰ」）不織布もしくは織布、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）織布もしくは不織布、またはＰＰおよびＰＥＴのブレンドを含む織布もしくは不織布から選択されてもよい。
布は、コーティングでコーティングされてもよく、またはフィルムでラミネートされてもよい。コーティングは、ＰＰコーティングおよびポリウレタンコーティングから選択されてもよく、組成物に向いている布の面もしくは他の面またはその両面に存在してもよい。フィルムは、ラミネーションプロセスによりジオテキスタイルにラミネートされてもよい。適したラミネーション技術の例には、熱加工および接着結合が含まれる。コーティングまたはラミネーションの使用によりジオシンセティッククレイライナーの耐久性が改善してもよい。
クレイライナーは、フィルムをさらに含んでもよい。フィルムは不透水性フィルムでもよい。フィルムは、少なくとも約５０μｍの、少なくとも約１００μｍでもよい、少なくとも約１５０μｍでもよい、少なくとも約２００μｍでもよい、少なくとも約２５０μｍでもよい厚さを有してもよい。少なくとも２５０μｍの厚さを有するフィルムは、膜と呼ばれることがある。フィルムは、約５０μｍ〜約２５０μｍの厚さを有してもよい。フィルムは、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、直鎖状低密度ポリエチレン（「ＬＬＤＰＥ」）、ＰＰ、ポリ塩化ビニル（「ＰＶＣ」）、熱可塑性オレフィン系エラストマー（「ＴＰＯ」）、エチレンプロピレンジエンモノマー（「ＥＰＤＭ」）およびそれらのブレンドから選択されるポリマー材料を含んでもよい。フィルムは、例えば、上述の布で補強されてもよい。
クレイライナーを形成する方法
第４の態様において、クレイライナーを形成する方法であって、
粒子を含む組成物を提供する工程であり、粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
含む、工程と、
組成物を層に形成する工程と
を含む、方法が提供される。
本方法は、組成物を１つまたは複数の他の材料シートに接着させる工程を含んでもよい。本方法は、組成物を２つ以上の他の材料シートの間に挟む工程を含んでもよい。他の材料シートは、本明細書に記載の通りでもよい。
本方法が、組成物を１つまたは複数の他の材料シートに接着させる工程を含む場合、接着剤は、任意の適した接着剤、例えば、アクリルポリマー（例えば、製造者Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙから「ＲＯＢＯＮＤ（商標）ＰＳ−９０」という商品名で市販されている）、ポリ酢酸ビニル（例えば、製造者Ｆｏｒｂｏ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ，ＬＬＣから「ＰＡＣＥ（登録商標）３８３」という商品名で市販されている）または水性ポリウレタン分散物（例えば、製造者Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．から「ＳＮＯＷＴＡＣＫ ７６５Ａ」という商品名で市販されている）でよい。
本明細書に記載のクレイライナーは、任意の適した環境においてバリアとして使用することができる。クレイライナーは、屋外環境においてバリアを提供するために、例えば、フライアッシュ貯蔵所、工業鉱物および金属採掘場、埋立地、浸出水池、貯留池ならびに貯水池のような環境においてバリアを形成するために使用することができる。「浸出水」は、保管場所（例えば、埋立地、フライアッシュ貯蔵所など）からしみ出る水（例えば、雨／暴風雨水）から生じた汚染物質を含む排出物と定義することができる。浸出水は通常、真水と比べて高濃度の電解質を含む。
以下で、ＧＣＬにおける使用のための組成物の生成および様々な粒径範囲にわたるその含塩流体損失能（ｓａｌｉｎｅ ｆｌｕｉｄ ｌｏｓｓ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ）に対する試験を説明する。組成物は、粒状ベントナイトおよびポリアニオン性セルロースポリマーを含んでいた。ポリマーを幾分添加（以下でより詳しく説明する）した粒状ベントナイトである参照組成物と本開示による組成物を比較した。以下に示す通り、生成プロセスおよび最終生成物は、最終生成物のすべての粒分における添加ポリマーの均一性および均等な分布に関して、比較の生成物と比べて著しい利益をもたらした。
生成プロセス
以下で、ベントナイト生成微粉とポリアニオン性ポリマー（ＰＡＣ）との乾式混合、得られた混合物の圧縮体（それらの形状から、これらの例においてアーモンドと呼ばれる）への圧縮および再破砕およびふるい分けを含んでいた本開示による生成方法を説明する。
この試行の原料は、０．８ｍｍ未満の粒径分布を有していた（すなわち、ベントナイト粒子の少なくとも９０質量％が０．８ｍｍの目開きを有するふるいを通過した）活性化ナトリウムベントナイト粒子およびＡｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製ＰＡＣポリマー：Ｓｔａｆｌｏ Ｅｘｌｏ Ｓｕｐｒｅｍｅであった。ベントナイト粒子（ポリマーに添加する前）の水分含有量は７〜１０質量％であった。約７質量％未満の水分レベルは、圧縮の問題につながることが明らかになった。これらの試行におけるその後のブレンド比は、ベントナイト微粉９８質量％＋ＰＡＣポリマー２質量％またはベントナイト微粉９７．５質量％＋ＰＡＣポリマー２．５質量％のいずれかであった。
所望の量のベントナイト微粉を布製輸送袋に集めて乾式ミキサーに供給する一方、ポリマーを乾式ミキサーの供給機構により独立して添加した。乾式ミキサーの容積は６ｍ3、プロペラ速度は２３ｒｐｍであった。通常の投入バッチは２ｍｔである。典型的な混合時間は２分であり、これらの試行においては、２分および４分の混合時間を試験した。乾式ミキサーはリボンブレンダーであった。さらに詳細には、乾式ミキサーは、円筒形の内部を有するチャンバーおよびチャンバーの長さに沿って延びる回転混合部材を備えていた。軸の全長に沿った、ロッドによって軸から半径方向に離れた、軸の周りにらせん状に延びる複数の平坦な金属部材（リボン）を有する金属軸を混合部材は備えていた。２つの第１の平坦な部材（リボン）は、軸の周りに時計回り方向に延びており、第１の平坦な部材よりも軸から半径方向にさらに離れた２つの別の平坦な部材（リボン）は、軸の周りに反時計回り方向に延びていた。
混合工程の後、微粉の混合物（十分に均質化されたベントナイト微粉＋ポリマー）を布製輸送袋に入れ、圧縮機まで運んだ。圧縮機には、最大出力２ｍｔ／時ならびに通常運転圧力１４００〜１７００ｐｓｉおよび回転速度１７ｒｐｍで混合物を供給する。特定の圧縮機の最大運転圧力は３０００ｐｓｉである。圧縮機は、内部に凹みを有する２つの対向した回転する円筒形の成形型を備えたプレス機として機能し、アーモンドに似たベントナイト顆粒を生じた。圧縮機の成形型は図１に概略が示されており、この図は、成形型内の凹みのおおよその寸法をｍｍ単位で示している。これらは単なる例示であり、任意の適した成形型の寸法を使用することができる。図２は、圧縮機内で生成された複数の顆粒を持つ手を示す。
圧縮工程の後、ベントナイト＋ポリマーの顆粒（アーモンド）は、滑らかなロールクラッシャーまで運ばれる。クラッシャーはそれぞれ５．５ｋＷの２つのモーターを備え、ロール速度は１２０ｒｐｍ、ロール間隔は３．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、投入サイズは最大３０ｍｍである。クラッシャーの処理量は、ロール間隔の隙間に応じて最大１５ＭＴ／時であり、破砕工程の後、次いで、破砕されたアーモンドはふるい分けされて、３つの異なるグレード：粗粒（＋２ｍｍ）、中粒（−２ｍｍ／＋０．５ｍｍ）および細粒（−０．５ｍｍ）を生じる。その下に別の傾斜したふるいがある第１の傾斜したふるい上に、破砕により生成された粒子を供給することにより、ふるい機は異なるグレードを分離する。ふるいの配置の概略図を図３に示す。この図に示されているのは、（ｉ）すべて同じサイズの目開きを有するふるいの第１の群１０１、（ｉｉ）互いにすべて同じサイズの目開きであるが、ふるいの第１の群より小さい目開きを有するふるいの第２の群１０２である。ふるいの第２の群１０２の最下部を通過する粒子を回収するための回収斜面１０３が示されている。粒子は、出口１０４からふるいの第１の群の最上部のふるい上に落ちる。粒子の経路の概略が矢印で示されており、実線の矢印は、ふるいを通過する粒子を示し、破線の矢印は、ふるい上（または表面）に残る粒子を示す。各ふるいの端部から、様々なグレードの粒子が回収される。さらに具体的には、第１のふるいおよびこのふるいの直下にある１つまたは複数のふるいが第１の群１０１をなし、この第１の群の各ふるいは２ｍｍの穴を有し、したがって、穴から落ちない、これらのふるいの上面に残る（すなわち、２ｍｍ超のサイズを有する）もの（粗粒グレード（＋２ｍｍ））は第１の回収容器１０１Ｃに進む。第１の群の下のふるいの第２の群１０２はそれぞれ０．５ｍｍの穴を有し、したがって、０．５ｍｍ超（ただし、２ｍｍ未満）のサイズを有するもの（すなわち、中粒グレード（−２ｍｍ／＋０．５ｍｍ））は、これらのふるいの上面から第２の回収容器１０２Ｃに回収され、ふるいのこの群の最下部から落ちるもの、すなわち、細粒グレード粒子（−０．５ｍｍ）は、第３の容器１０３Ｃに回収される。
ＧＣＬ用途に使用されるグレードは中粒分である。粗粒分を再破砕し、再びふるい分けして別の中粒分を生成し、微粉をアーモンドに再圧縮し、再び全プロセスに通した。
流体損失試験
ベントナイト＋ポリマー混合物の品質ならびにその均一性を制御するために、試験した特性は、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１ Fluid Loss of Clay Component of Geosynthetic Clay Linersによる流体損失であった。特に、プロセスのすべての中間試料および最終試料を、１％ ＮａＣｌおよび４％ ＮａＣｌにおけるそれらの流体損失に関して試験した。一般に、ベントナイトは、塩水と接触するとその止水性を失い、流体損失結果が高くなる。ベントナイトを塩分から保護する十分な量のポリマーがベントナイト中に存在する場合は、流体損失結果は低レベルのままである。
ＰＡＣ添加２％および混合時間２分の試行
以下の試料を試験した。
Ｓ７．原料（ＲＭ）：−０．８ｍｍ活性化ナトリウムベントナイト
Ｓ８．ＲＭ＋ＰＡＣの混合試料
Ｓ９．圧縮機後のアーモンド
Ｓ１０．破砕アーモンド粗粒分（＋２ｍｍ）（３試料、１０分毎に１試料）
Ｓ１１．破砕アーモンド中粒分（−２ｍｍ／＋０．５ｍｍ）（３試料、１０分毎に１試料）
Ｓ１２．破砕アーモンド細粒分（−０．５ｍｍ）（３試料、１０分毎に１試料）
Figure 2020510764
Figure 2020510764
Figure 2020510764
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生成方法は、すべてのグレード、＋１ｍｍ、−１ｍｍ／＋０．５ｍｍおよび−０．５ｍｍにおいて、市販品と比べて最終試行生成物（中粒グレード）の同じレベルのポリマー添加を提供する。各グレードの異なる試料間で、若干の不一致が存在した。混合時間の増加がそれに対する著しい改善を示したため、好ましい混合時間は４分である。
工業的な試行の間に生成された材料の透水係数をＡＳＴＭ Ｄ５０８４−１０にしたがって決定した。
第２の試行からの試料Ｐ２（生成物−中粒分と同じ、すなわち、上の表１に記載の生成物）は、水中で０．７８×１０-11ｍ／秒の透水係数を有することが明らかになった。
さらに、最終生成物（中粒分）およびＰＡＣ添加２％（すなわち、上の表２に記載の生成物）からの試料は、２．３×１０-11ｍ／秒に等しい１％ ＮａＣｌにおける透水係数を有することが明らかになった。

Claims (48)

  1. ジオシンセティッククレイライナー用粒子の製造方法であって、
    膨潤粘土を含む第１の粒子と、流体損失防止ポリマーを含む第２の粒子とを乾式混合する工程と、
    乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程と、
    １つまたは複数の圧縮体を破砕してジオシンセティックライナー用離散粒子を形成する工程であり、離散粒子の少なくとも一部が、膨潤粘土と流体損失防止ポリマーとを含み、流体損失防止ポリマーの少なくとも一部が、膨潤粘土に少なくとも部分的に取り囲まれている、工程と
    を含む、方法。
  2. 膨潤粘土が、スメクタイト粘土およびバーミキュライト粘土から選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
  3. スメクタイト粘土が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトおよびラポナイトから選択される材料を含む、請求項２に記載の方法。
  4. スメクタイト粘土がベントナイトを含む、請求項２に記載の方法。
  5. 流体損失防止ポリマーが、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマーおよびカチオン性ポリマーから選択される、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 流体損失防止ポリマーがアニオン性ポリマーを含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
  7. 流体損失防止ポリマーがポリアニオン性セルロースを含む、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
  8. 第１の粒子の少なくとも９０質量％が、第２の粒子と乾式混合される前は、１．５ｍｍ以下の目開きを有するふるいを通過する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
  9. 第１の粒子の少なくとも９０質量％が、第２の粒子と乾式混合される前は、１．０ｍｍ以下の目開きを有するふるいを通過する、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 第１の粒子の少なくとも９０質量％が、第２の粒子と乾式混合される前は、０．８ｍｍ以下の目開きを有するふるいを通過する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
  11. 第１の粒子が、少なくとも５質量％の水分含有量を有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
  12. 流体損失防止ポリマーが、第１および第２の粒子の混合物の０．５質量％〜１０質量％を構成する、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
  13. 乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程が、少なくとも３．４５×１０6Ｐａ（５００ｐｓｉ）の圧力を粒子に加える圧縮機に第１および第２の粒子を通過させることを含む、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
  14. 乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程が、少なくとも６．８９×１０6Ｐａ（１０００ｐｓｉ）の圧力を粒子に加える圧縮機に第１および第２の粒子を通過させることを含む、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
  15. 乾式混合された第１および第２の粒子を圧縮して１つまたは複数の圧縮体を形成する工程が、９．６５×１０6Ｐａ（１４００ｐｓｉ）〜１．１７×１０7Ｐａ（１７００ｐｓｉ）の圧力を粒子に加える圧縮機に第１および第２の粒子を通過させることを含む、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
  16. 圧縮機が、時間あたり少なくとも０．５ｍｔの第１および第２の粒子（少なくとも１．５ｍｔ、少なくとも１．７Ｍｔ）を加工する、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
  17. １つまたは複数の圧縮体を破砕して離散粒子を形成する工程が離散粒子を生じ、その少なくとも一部が０．２ｍｍ〜３ｍｍの粒径を有する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
  18. １つまたは複数の圧縮体を破砕して離散粒子を形成する工程が離散粒子を生じ、その少なくとも一部が０．５ｍｍ〜２ｍｍの粒径を有する、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
  19. 破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過するようにふるい分けされる、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法。
  20. 破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残るようにふるい分けされる、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の方法。
  21. 破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過するようにふるい分けされる、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の方法。
  22. 破砕工程により離散粒子が形成され、次いで、離散粒子の少なくとも９０質量％が０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残るようにふるい分けされる、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の方法。
  23. 破砕工程の後、離散粒子が、異なるサイズ分布を有する少なくとも２つの試料、すなわち第１の試料および第２の試料に分離され、第２の試料が第１の試料より大きい粒子を含む場合、第２の試料からの粒子が、再加工されてそれらのサイズが小さくされ、または第２の試料が第１の試料より小さい粒子を含む場合、第２の試料の粒子が、再圧縮されて１つまたは複数の別の圧縮体を形成し、次いで、再破砕されて第２の試料より大きい粒子を含む離散粒子を形成する、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法。
  24. ジオシンセティッククレイライナー用組成物であって、組成物が粒子を含み、粒子の少なくとも一部が離散粒子であり、粒子がそれぞれ、
    流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
    を含む、組成物。
  25. 離散粒子の少なくとも一部が０．２ｍｍ〜３ｍｍの粒径を有する、請求項２４に記載の組成物。
  26. 離散粒子の少なくとも一部が０．５ｍｍ〜２ｍｍの粒径を有する、請求項２４に記載の組成物。
  27. 離散粒子の少なくとも９０質量％が３ｍｍの目開きを有するふるいを通過する、請求項２４から２６までのいずれか１項に記載の組成物。
  28. 離散粒子の少なくとも９０質量％が０．２ｍｍの目開きを有するふるい上に残る、請求項２４から２７までのいずれか１項に記載の組成物。
  29. 離散粒子の少なくとも９０質量％が２ｍｍの目開きを有するふるいを通過する、請求項２４から２８までのいずれか１項に記載の組成物。
  30. 離散粒子の少なくとも９０質量％が０．５ｍｍの目開きを有するふるい上に残る、請求項２４から２９までのいずれか１項に記載の組成物。
  31. 膨潤粘土が、スメクタイト粘土およびバーミキュライト粘土から選択される材料を含む、請求項２４から３０までのいずれか１項に記載の組成物。
  32. スメクタイト粘土が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトおよびラポナイトから選択される材料を含む、請求項３１に記載の組成物。
  33. スメクタイト粘土がベントナイトを含む、請求項３１に記載の組成物。
  34. 流体損失防止ポリマーが、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマーおよびカチオン性ポリマーから選択される、請求項２４から３３までのいずれか１項に記載の組成物。
  35. 流体損失防止ポリマーがアニオン性ポリマーを含む、請求項２４から３３までのいずれか１項に記載の組成物。
  36. 流体損失防止ポリマーがポリアニオン性セルロースを含む、請求項２４から３３までのいずれか１項に記載の組成物。
  37. 請求項１から２３までのいずれか１項に記載の方法により生成可能な請求項２４から３６までのいずれか１項に記載の組成物。
  38. 流体損失防止ポリマーが、実質的に、組成物のすべての粒径にわたって分布している、請求項２４から３７までのいずれか１項に記載の組成物。
  39. ＋１ｍｍの粒子のサイズ分布を有する第１の試料、＋０．５ｍｍ／−１ｍｍの粒子のサイズ分布を有する第２の試料、−０．５ｍｍのサイズ分布を有する第３の試料の３つの試料に分けた場合、粒子ならびに第１、第２および第３の試料のそれぞれが、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１にしたがって測定されたとき、ＮａＣｌ＠１％において１５ｍｌ未満の流体損失結果を示すことになる、請求項２４から３７までのいずれか１項に記載の組成物。
  40. 第１の試料が＋１ｍｍの粒子のサイズ分布を有し、第２の試料が＋０．５ｍｍ／−１ｍｍの粒子のサイズ分布を有し、第３の試料が−０．５ｍｍのサイズ分布を有する３つの試料に分割された場合、粒子ならびに第１、第２および第３の試料のそれぞれが、ＡＳＴＭ−Ｄ５８９１にしたがって測定されたとき、ＮａＣｌ＠４％において３０ｍｌ未満の流体損失結果を示すことになる、請求項２４から３７までのいずれか１項に記載の組成物。
  41. 粒子を含む組成物から形成されたクレイライナーであって、
    粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
    流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
    を含み、
    組成物が層に形成されている、
    前記クレイライナー。
  42. 組成物が、請求項２４から４０までのいずれか１項に記載の通りである、請求項４１に記載のクレイライナー。
  43. １つまたは複数の他の材料シートをさらに含む、請求項４１に記載のクレイライナー。
  44. １つまたは複数の他の材料シートが、布シートおよびフィルムから選択される、請求項４３に記載のクレイライナー。
  45. 組成物が２つの他の材料シートの間に挟まれている、請求項４２から４４までのいずれか１項に記載のクレイライナー。
  46. クレイライナーを形成する方法であって、
    粒子を含む組成物を提供する工程であり、粒子の少なくとも一部が離散しており、粒子がそれぞれ、
    流体損失防止ポリマーを少なくとも部分的に取り囲むように圧縮された圧縮膨潤粘土
    を含む、工程と、
    組成物を層に形成する工程と
    を含む、方法。
  47. 組成物を１つまたは複数の他の材料シートに接着させる工程をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  48. 組成物を２つ以上の他の材料シートの間に挟む工程をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
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